Способ определения жесткости текстильного материала при деформации растяжения и изгиба Советский патент 1990 года по МПК G01N33/36 G01N3/20 

Изобретение касается испытаний текстиль ных мате риал о в и может быть применено для автоматизации измерения жесткости на изгиб текстильных тканей и нитей и других текстильных материалов при сложных деформациях растяжения и изгиба.

Цель изобретения - повышение точности результатов определения.

На чертеже изображено устройство для осуществления- предлагаемого способа; на фиг. 2 - кривые зависимостей усилие - деформация нити; на фиг. 3 - кривые зависимости усилие - удельная энергия деформации нити; на фиг. 4 - кривая зависимости жесткости от числа циклов нагружения нити.

Установленный неподвижно тензо- датчик 1 (типа 1909 ЛСТ-01) механически соединен с цилиндрическим телом 2 с радиусом кривизны R. В данном случае R 2 мм. Цилиндрическое тело огибается текстильным материалом, в данном случае нитью заданной длины Хр, концы которой внизу соединены с зажимом 4. Зажим 4 механически соединен с устройством 5 вертикального перемещения (шаго- вьт двигатель ДШ-004) и подвижным токосъемником 6 стандартного реохорда 7 - датчика продольного перемещения зажима 4 с закреплен- , ными в нем концами текстильной нити. Подвижный токосъемник 6 реохорда

Р5 ел

7и тенэодатчик 1 электрически соединены с входами измерительно-вычилительного устройства 8 (микроЭВМ : Искра-1256). Управляющий выход из йерительно-вычислительного устройст йа 8 соединен с устройством 5 продольного перемещения.

I Способ осуществляется следующим

|)бразом.

I -Нажатием клавиши Пуск микроЭВМ

8включается цикл измерения. При joM по команде микроЭВМ устрой- фтво вертикального перемещения опускает с заданной скоростью зажим 4 е Закрепленными в нем концами текстильной нити. В это вре1у1Я микроэвм опрашивает по двум вход- ым каналам усилие и координату растяжения текстильной нити, изогнутой а цилиндрическом теле. При дости- ении заданной величины усилия растя ;сения микроЭВМ переключает устройст- ио продольного перемещения на движение в противоположном направлении до возвращения в исходное состояние Лосле этого цикл измерения повторя- (;тся. В темпе с процессом микроЭВМ )брабатьшает полученную информацию. : Полученная суммарная кривая Ь уси |1ие - растяжение (усадка) (фиг. 2) включает в себя сумму двух составляющих. Первая составляющая деформация растяжения а определяется построением кривой усилие - удлинение Ьрн предварительном растяжении выпрямленной текстильной нити или по известным характеристикам растяже-. 1ИЯ прямолинейных текстильных нитей. вторая составляющая деформация из- иба с определяется вычитанием из Ьуммарной кривой первой составляющей. Геометрическая длина линии заправки нити, изогнутой на цилиндрическом теле, равна длине нити Х в выпрямленном состоянии. Например,

о

для указанного случая + 1

где Xjj - длина нити в выпрямленном состоянии; R - радиус изгиба контрольного тела; IT- угол изгиба нити на контрольном теле; 1 - расстояние от центра цилиндрического тела до зажима, в котором закреплены концы нити. После разложения суммарной кривой на сумму двух составляющих микроэвм интегрированием первой и втрой составляющих деформаций растяже. ния и изгиба расчитывает кривые

изменения удельных энергий растяжения а и изт иба Ь (фиг. 3) в соответствии с выражениями соответственно

аЗ-Р f(UX)d(); (1)

W.U - j(iX)d(ftX), (2) о

где f, (UX),f(AX) - кривые усилие деформация соответственно для деформации растяжения и деформации изгиба текстильной нити; TR - длина нити, подвергаемой деформации изгиба на контрольном теле с радиусом кривизны R.

Вместе с тем микроЭВМ в соответст- 5 ВИИ с выражением

5

В 2R2W,,

(3)

где В - жесткость на изгиб,

0 энергия деформации

изгиба, Дж/м; R - радиус изгиба, м, рассчитывает жесткость на изгиб нити по известной из выражения (2) удельной энергии изгиба нити. МикроЭВМ рассчитывает величину усилия растяжения FQ, при котором удельные энергии растяжения и изгиба равны Wua ц W(,rt р . При усилиях F-j. растяжения нити- меньших Р преимущественная составляющая в энергообмене нити - удельная энергия изгиба нити, а при усилиях F растяжения больших, чем FQ, преимущественная сосс тавляющая - удельная энергия растяжения нити. В случае постоянного модуля упругости Е const растяжения- нити сравнительная оценка влияния . жесткости изгиба и жесткости растяжения на энергообмен нити может быть представлена в виде коэффициента влияния, учитывающего отношение удельных энергий растяжения и изгиба

55

К

(F,/F,)

(4)

где F - усилие равного энергообмена нити при деформациях растяжения и деформациях изгиба;

F - текущее значение усилия ратяжения изогнутой на контрольном теле текстильной нити.

Практически во всем диапазоне рабочих нагрузок удельная энергия изгиба Wnrty F(,/2ES величина постоянная, а удельная энергия растяжения WMflK величина перемен- мая, зависящая от F. На фиг. 2 и 3 представлены также кривые деформации изгиба d и удельной энергии изгба с , определяемые при разгибании нити во время движения устройства продольного перемещения в обратном направлении. Из экспериментальных характеристик стеклянной комплексной нити (фиг. 3), изгибаемой и-рас- тягиваемой на контрольном теле с радиусом изгиба 2,5 мм, линейная плотность которой 36 текс, определены жесткость на изгиб при сгибании В 1,.м2 и разгибании В 0,9 А; стеклянной нити, удель- ная деформация изгиба при сгибании Wuny- 0,8 «10 Дж/м и разгибании WuQ,q 0,65-10 Дж/м стеклянной нити, а также усилие равного энергообмена нити Fg 126 сН. Практические испытания показали высокую точность предлагаемой энергетической оценки жесткости на изгиб (3%) по сравнению с известными (15-25%) при сложных деформациях растяжения и изгиба.

При многократном повторении циклов нагружения и разгрузки может быть получена кривая изменения жесткости нити от числа циклов (фиг. 4).

Формула изобретения

Способ определения жесткости текстильного материала при деформации растяжения и изгиба, заключающийся в изгибе образца вокруг цилиндрического тела, приложении усилия растяжения к концам изогнутого образца, определении зависимости деформации от усилия растяжения и определении по ней жесткости на изгиб, отличающийся тем, что, с целью повышения точности результатов определения, предварительно прикладывают усилие растяжения к концам распрямленного образца, определяют зависимость удпине- ния от усилия растяжения и оценивают удельную энергию изгиба путем сравнения полученных зависимостей, при этом жесткость рассчитывают по формуле

В 2R2W,

lU

где R - радиус цилиндрического тела, м;

ijO.U удельная энергия изгиба, Дж/м.

Изобретение касается испытаний текстильных материалов и может быть использовано для автоматизации определения жесткости на изгиб текстильных полотен и нитей при сложных деформациях растяжения и изгиба и позволяет повысить точность результатов определения. Предварительно прикладывают усилие растяжения к концам распрямленного образца и определяют зависимость удлинения от усилия растяжения. Затем изгибают образец материала той же длины вокруг цилиндрического тела, прикладывают усилие растяжения к концам изогнутого образца и определяют зависимость деформации его от усилия растяжения. Путем сравнения полученных зависимостей оценивают удельную энергию изгиба, а жесткость образца рассчитывают по формуле B=2R^2.W_удU, где R - радиус цилиндрического тела, мм

W_уд^.U - удельная энергия изгиба, Дж/м. Все операции могут производиться в автоматическом режиме с применением ЭВМ. 4 ил.

//ХХ//Х/Х/У/ХХ/

и

Фие.2

.2

Фие.

Редактор И, Ыулла

Составитель Г. Новиков; Техред Л/ОЛийнык

20 W 60 80 ЮО фаг, J

8Ю

f(цuкJюB)

Корректор Т. Мапец